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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminium herstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) und/oder das Mischgut aus dem Trockenstoff(l0) und Elektrodenbindemittel (19), in einem zumindest teilweise staub- und gasdichten System gleichzeitig in einem Mischraum bis zum Treiben der einzelnen Teilchen ohne Zusammenhang untereinander intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert sowie aufgeheizt und/oder abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trockenstoff (10) und/oder dem Mischgut vorzugsweise während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung Zusätze in gegebenenfalls kleinsten Mengen zugesetzt und homogen verteilt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die intensive Aufwirbelung, Homogenisierung, Entgasung und thermische Beeinflussung in wenigstens einem kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Mischer (15,21, 34, 37) erfolgt
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) und/oder das Mischgut in dem Mischer (15, 21, 34, 37) mittels einer umlaufenden Mischschüssel und mindestens eines in dieser Mischschüssel um eine zur Schüssel-Drehachse exzentrischen Drehachse angetriebenes, mit im Verhältnis zur Drehzahl der Mischschüssel höheren Drehzahl laufendes Werkzeugsystem intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird, wobei gleichzeitig die Aufheizung und/oder Abkühlung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung über eine Kühlmittelleitung (25) ein Kühlmittel in den Mischer (15, 21, 34) gegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel verwendet wird, das bei der Vermischung vollständig verdampft.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in einem Rückflusskühler kondensiert, gesammelt und gereinigt und gegebenenfalls dem Mischgut wieder zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung der Mischer (34, 37) erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass während der intensiven Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung gegebenenfalls in einem Mischer (34) in einem ersten Arbeitsgang der Trockenstoff (10) erwärmt und in einem zweiten Arbeitsgang das Mischgut gekühlt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der thermischen Beeinflussung über ein Temperatur- und ein Füllstandsmessgerät und ein Kühlmitteldosiergerät erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsgang innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Vor wärmeinrichtung (13) in einen Durchlaufmischer (15), in welchem dem Trockenstoff (10) das Elektrodenbindemittel (19) zugesetzt wird, und von dort in einen Kühlmischer (21), in dem mittels des Kühlmittels das Mischgut gekühlt wird, wobei in beiden Mischern (15, 21) der Trockenstoff (10) bzw.
das Mischgut intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird sowie über eine Fördereinrichtung (27) in eine Formanlage (28) geleitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) in einem kontinuierlich ablaufenden Arbeitsgang innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Vorwärmeinrichtung (13) in eine oder mehrere Kneteinrichtungen (30), in welchen dem Trockenstoff (10) das Elektrodenbindemittel (19) zugesetzt wird, und von dort in einen Kühlmischer (21), in dem das Mischgut gekühlt wird, wobei in dem Mischer (21) der Trockenstoff (10) bzw. das Mischgut intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird sowie über eine Fördereinrichtung (27) in eine Formanlage (28) geleitet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff (10) innerhalb eines staub- und gasdichten Systems aus Fraktionssilos (11) über eine Batch-Wiegevorrichtung (33) in einen diskontinuierlich arbeitenden Mischer (34) gelangt, in dem er intensiv aufgewirbelt, homogenisiert, entgast und in einem ersten Arbeitsgang erwärmt und mit dem Elektrodenbindemittel (19) versehen, in einem zweiten Arbeitsgang dem Mischgut Kühlmittel zugegeben werden, wobei anschliessend das Mischgut einer Formanlage (28) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenstoff innerhalb eines staubund gasdichten Systems aus Fraktionssilos in eine Mischerbatterie (37) gelangt, dort erwärmt, mit dem Elektrodenbindemittel versehen, gemischt und das Mischgut von dort über eine Dosiervorrichtung (39) einem kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer (21) zugeführt wird, in dem er intensiv aufgewirbelt, homogenisiert, entgast und mit Zusätzen und Kühlmittel versehen wird und aus dem das Mischgut in eine Formanlage (28) geleitet wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminiumherstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff, bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung.
Bekannt sind im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahren zur Aufbereitung von zur Herstellung von Elektroden verwendetem Mischgut:
1. Vorgebrochene Elektrodenreste werden ausgesiebt und als Grobkorn in Silobatterien gelagert. Petrolkoks wird zusammen mit dem Unterkorn der Reste zu Mittelkorn aufbereitet. Das dabei anfallende Überkorn wird aufgemahlen und rezirkuliert, das Unterkorn und das Überlaufmaterial der Fraktion Mittel in einer Kugelmühle zu Staub verarbeitet.
Aus den Silobatterien werden grobkörnige Reste, Koks-Mittelkorn und Stäube einer Batch-Waage zugeführt und zusammen mit grünen Resten dosiert. In Doppelarmmuldenknetern werden Trockenstoff und grüne Reste erhitzt und mit Fest- oder Flüssigpech vermischt. Diese Masse wird zur Formeinrichtung transportiert.
2. Ein weiteres Verfahren besteht darin, dass Petrolkoks und vorgebrochene Reste aus Tagessilos entnommen, gemischt, getrocknet, gebrochen und mit Siebmaschinen in die Fraktionen Grob, Mittel und Fein aufgeteilt werden.
Grob- und Feinmühlen zerkleinern das Überlaufmaterial aus den Fraktionssilos Grob und Mittel. Unterkorn und eventuell auch Überlaufmaterial der Fraktionssilos Mittel und Fein werden in einer Kugelmühle zu Staub verarbeitet. Über kontinuierliche Waagen werden nach den Fraktionssilos die
Trockenstoffreaktionen über eine Vorwärmeinrichtung kontinuierlichen Kneteinrichtungen zugeführt und dort mit grünen Resten und Fest- oder Flüssigpech versetzt und anschliessend zu den Formeinrichtungen transportiert.
Bezogen auf die verwendeten Mischaggregate können die bestehenden Systeme eingeteilt werden in - diskontinuierlich arbeitende (z.B. Batch-Mischanlagen vom Typ Doppelarmmuldenkneter) oder - kontinuierlich arbeitende (z.B. Extruder oder Ko-Kneter).
Die bekannten Verfahren bergen erhebliche Nachteile in sich, vor allem bezüglich - des Mischvorganges, - der Mischgutkühlung, - der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes.
Die Nachteile bezüglich des Mischvorganges sind von der Mischvorrichtung abhängig.
So erweist sich z.B. beim Doppelarmmuldenkneter die Beseitigung von Verschleisserscheinungen, bedingt durch die konstruktiven Gegebenheiten, als umständlich und führt zu beträchtlichen Unterhaltskosten. Die bei modernen Doppelarmmuldenknetern übliche Bodenentleerung neigt zu Verklebungen und somit zu geringerer Auslastung der Anlage und arbeitsplatzhygienischen Problemen. Ebenfalls ist die Beseitigung der beim Mischen im Doppelarmmuldenkneter nacheinander auftretenden Kohlenstaub-, Wasser- und Pechdampfemissionen sehr schwierig.
Extruder bzw. Ko-Kneter erfordern hohe Investitionskosten. Bedingt durch die hohe spezifische Knetleistung treten an Welle und Gehäuse starke Verschleisserscheinungen auf, deren Beseitigung zu hohen Unterhaltskosten führt. Zudem ist eine Veränderung des Durchsatzes nur in ganz geringem Rahmen möglich.
Erweist sich bei Produktionserhöhung der Einsatz eines weiteren Kneters als nötig, ist, bedingt durch seine kontinuierliche Arbeitsweise, der Einbau der gesamten vorgeschalteten Aggregate wie Fraktionssilos, Wiegeeinrichtung und Vorwärmeinrichtung ebenfalls notwendig.
Zudem sind die Einflüsse der unterschiedlichen Schüttdichten und Kornfestigkeiten der verschiedenen Kokse auf die Dichte und die Festigkeitseigenschaften der Anoden bei konstanten Mischparametern sehr ausgeprägt.
Die Mischgutkühlung bietet bei allen Elektrodenherstellungsverfahren grosse Probleme. Dabei bestimmt die Benetzungseigenschaft der Rohstoffe die Mischtemperatur. Sie liegt zwischen 150 und 170"C.
Die Formtemperatur dagegen wird nach oben durch Elektrodendeformationen und Risse, nach unten durch ungenügende Elektrodendichte, -festigkeit und -widerstand begrenzt und liegt bei einer gepressten Elektrode bei 90 bis 1200C, bei gerüttelten Elektroden bei 130 bis 1500C.
Um Misch- und Formtemperatur in engen Bereichen konstant zu halten, muss die grüne Masse definiert gekühlt werden. Diese Kühlung bringt aber bei Anwendung der bisherigen Verfahren folgende Nachteile mit sich: - Pechdampfemissionen führen zu Arbeitsplatz- und Umweltbelastungen, - Fliesseigenschaften und thermische Leitfähigkeit der Elektrodenmasse führen zur Klumpenbildung und somit zu Inhomogenitäten in der geformten Elektrode und zu mechanischen Festigkeitsproblemen und Rissbildung.
- Aus mess- und regeltechnischen Gründen ist die Temperaturbeherrschung schwierig; - Steuermechanismen und Betriebsparameter sind nicht klar definiert.
Die Nachteile bezüglich der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes stehen in engem Zusammenhang mit den bisher benützten Methoden der Massekühlung. So werden z.B. beim Verfahren mit der am meisten angewandten direkten Kühlung mit Luft bei einer Kühlung von 15 t Mischgut pro Stunde von 150 auf 10"C ca. 30000 m3 Luft um 20"C erwärmt und pro Stunde ca. 4 kg kondensierte Teerdämpfe freigesetzt. Die mit Teerdämpfen angereicherte Kühlluft muss gereinigt werden, was nur mit hohem Aufwand möglich ist. Gerade bei den hohen Anforderungen, die heute an den Umweltschutz gestellt werden, wirkt sich dieser Nachteil sehr zu Ungunsten der bestehenden Anlagen aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung eines zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Elektroden zur Aluminiumherstellung eingesetzten Mischgutes aus Trockenstoff, bestehend aus Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, und Elektrodenbindemittel, durch Mischen, Entgasung und Temperaturänderung zu entwickeln, das diese Nachteile beseitigt und zudem die wirtschaftliche Herstellung von Elektroden günstig beeinflusst.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Trockenstoff und/oder das Mischgut aus dem Trockenstoff und Elektrodenbindemittel, in einem zumindest teilweise staub- und gasdichten System gleichzeitig in einem Mischraum bis zum Treiben der einzelnen Teilchen ohne Zusammenhang untereinander intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert sowie aufgeheizt und/oder abgekühlt wird.
Während dieses Vorganges ist es möglich, Zusätze gegebenenfalls in kleinsten Mengen dem Trockenstoff und/oder dem Mischgut beizufügen und homogen in dem Mischgut zu verteilen. Dies kann sowohl den Zusatz von Elektrodenbindemitteln und Kühlmitteln als auch den Zusatz von Stoffen umfassen, die der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und/oder einem besseren Abbrandverhalten der Elektrode, d.h. der Verbesserung des nichtelektrolytischen Elektrodenverbrauchs, dienen.
Durch die intensive Aufwirbelung wird eine optimale Benetzung mit Zusätzen, welche in den Mischraum gegeben werden, ermöglicht.
Zur Erzeugung einer solchen intensiven Aufwirbelung wird vorzugsweise ein Mischer mit einer umlaufenden Mischschüssel verwendet, in der mindestens ein um eine zur Schüsseldrehachse exzentrisch angetriebenes mit im Verhältnis zur Drehzahl der Mischschüssel höheren Drehzahl laufendes Werkzeugsystem angeordnet ist.
Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus der CH-PS 466230 oder DE-PS 1 941 831 bekannt. Diese Vorrichtungen werden allgemein als Gegenstrom-Zwangsmischer oder Intensivmischer bezeichnet.
Es können aber auch andere Mischsysteme mit und ohne rotierende Behälter, aber mit ausreichender spezifischer Leistung eingesetzt werden. Ebenso eignen sich Vorrichtungen, mittels denen Trockenstoff oder das Mischgut in einen fluidbed-ähnlichen Zustand versetzt werden, d.h. dass der Feststoff so aufgewirbelt wird, dass er in vielen Eigenschaften einer homogenen Flüssigkeit ähnelt (Wirbelschicht oder Fliessbett).
In dem Mischer wird das Mischgut mittels zumindest eines Werkzeugsystems intensiv aufgewirbelt, kontinuierlich homogenisiert und entgast. Dadurch ergibt sich ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung, da die Dichte, die elektrische Leitfähigkeit und die mechanische Festigkeit der Elektrode durch diese kontinuierliche Homogenisierung und Entgasung signifikant erhöht werden. Mit der höheren Dichte erhöht sich auch die Kapazität der Brennöfen und die Einsatzzeit der Elektrode in der Elektrolyse.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass gleichzeitig mit der Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung eine thermische Beeinflussung stattfindet.
Dabei kann es je nach dem Anlagenaufbau des Elektrodenherstellungswerkes notwendig sein, dass in dem Mischer z.B.
- nur eine kontinuierliche Kühlung, - oder nur eine kontinuierliche Aufheizung, - oder eine diskontinuierliche Aufheizung mit nachfolgender Kühlung in einem Mischer, - oder eine kontinuierliche Aufheizung in einem und eine Abkühlung in einem zweiten Mischer vorgenommen wird.
Als Kühlmittel kommen vor allem leicht-flüchtige Mittel, vorzugsweise Wasser, in Betracht, die bei der Vermischung vollständig verdampfen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, durch vorhergehende Versuche die Stelle innerhalb des Mischbettes zu ermitteln, an welcher die Zuleitung des Kühlmittels am günstigsten ist und von welcher Zuleitungsstelle aus das Kühlmittel am besten und umfassendsten die herumwirbelnden Teile erreicht. Vorteilhafterweise wird an dem Mischer ein Rückflusskühler angebracht, an dem das Kühlmittel kondensiert, gesammelt und gereinigt und gegebenenfalls wieder dem Mischgut zugeführt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass infolge des Einsatzes der Mischer zur Aufwirbelung, Homogenisierung und Entgasung, bzw. Aufheizung und/oder Abkühlung das gesamte Verfahren der Elektrodenherstellung in einem geschlossenen System vollzogen werden kann. Dies bedeutet einen sehr wesentlichen Schritt in bezug auf die Verbesserung der Arbeitsplatzhygiene und des Umweltschutzes.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Steuerbarkeit der Aufheizung und/oder Abkühlung mittels Betriebsparametern.
Mit dem Kühlmittel soll zum einen eine Abkühlung des Mischgutes bewirkt werden, zum anderen soll es aber auch möglichst restlos entfernt sein, wenn das Mischgut in die Formanlage gelangt, da sonst die Gefahr von Rissen und anderen Defekten an der Elektrode sehr hoch ist. Die Steuerung der Kühlmittelmenge erfolgt über die Elektrodentemperatur an der Formanlage, wobei vorgegebene Temperaturgrenzwerte nicht überschritten werden dürfen. Da die erreichbare Elektrodendichte unter anderem von der Formtemperatur abhängt, die Elektroden aber im Hinblick auf die Anforderungen beim Einsatz in der Elektrolysezelle die gleiche Höhe aufweisen müssen, wird mittels eines weiteren Regelkreises die Höhe jeder Elektrode gemessen und durch eine Elektrodengewichtsveränderung automatisch konstant gehalten.
Überschreitet das Elektrodengewicht eine bestimmte untere oder obere Grenze, werden Masseherstellungsprozessparameter (Rezept, Durchsatz, Mischerleistung) entsprechend verändert.
Als Betriebsparameter sind vor allem notwendig: - optimale Durchsatzleistung unter Berücksichtigung der Rohstoffeigenschaften, - die optimale Eingangs- und Ausgangstemperatur mit den dazugehörigen Messsystemen, - optimaler Wasserzugabeort und Zugabebedingungen, - optimale Durchsatzbedingungen und dazugehöriges Rückkopplungssystem zwischen Regelung des Austragssystems und Füllstandes, - Beurteilung der Mischgüte der grünen Masse im Hinblick auf optimale Eigenschaften der gebrannten Elektrode, - Kühlwirkung des Kühlmittels pro zugesetzter Einheit, - Definition der Ansprüche an die Elektrodenmasse bei unterschiedlichen Formverfahren und andere.
Für das erfindungsgemässe Verfahren ergibt sich ein breites Anwendungsspektrum.
Bei bestehenden Elektrodenherstellungsanlagen wird das Verfahren vordringlich zur kontinuierlichen Kühlung des Mischguts eingesetzt. Besteht z.B. die Anlage aus einer nacheinandergeschalteten Reihe von Fraktionssilos, Dosiereinrichtungen, Vorwärmeinrichtungen, einem Ober- und Unterkneter und Kühlstrecken, so können der Unterkneter und die Kühlstrecke durch einen Mischer ersetzt werden. Der Trokkenstoff gelangt aus den Fraktionssilos über Dosiervorrichtungen in die Vorwärmeinrichtung und von dort, auf ca.
120"C erwärmt, in einen Oberkneter, in dem er mit dem Elektrodenbindemittel versetzt wird. Anstatt eines zweiten Ko Kneters des sogenannten Unterkneters, und einer nachfolgenden Kühlstrecke, ist dem Oberkneter erfindungsgemäss ein Kühlmischer nachgeschaltet, wobei die Erfindung aber auch die Möglichkeit bietet, dass der Unterkneter erhalten bleibt, und nur die Kühlstrecke durch den Kühlmischer ersetzt wird.
Der Trockenstoff gelangt mit dem Elektrodenbindemittel versetzt, als Mischgut aus dem Oberkneter in den Mischer und wird dort intensiv aufgewirbelt. Dabei werden die beim Kneten entstandenen Klumpen wieder zerteilt und eventuell vorhandene Unregelmässigkeiten in der Benetzung durch das Elektrodenbindemittel weitgehend beseitigt. Durch die Aufwirbelung werden auch die vor allem durch die Erwärmung entstandenen Gase freigesetzt. Gleichzeitig werden gegebenenfalls dem Mischgut weitere verbessernde Zusätze beigefügt. Über eine Zufuhrleitung gelangt Kühlmittel in das aufgewirbelte Mischgut. Das Kühlmittel wird so dosiert, dass es bei der Vermischung wieder vollständig verdampft.
Das gekühlte Mischgut wird über Fördereinrichtungen zu einer Formanlage geleitet. Der ganze Vorgang läuft kontinuierlich ab und geschieht in einem staub- und gasdichten System.
Eine weitere Möglichkeit des Einsatzes des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass auch der Oberkneter durch einen Durchlaufmischer ersetzt wird. Der Trockenstoff gelangt aus Fraktionssilos über kontinuierliche Dosieranlagen in eine Vorwärmeinrichtung und von dort in den Durchlaufmischer. In diesen Mischern wird aus einem Vorrattank flüssiges Elektrodenbindemittel dosiert. Dieser Durchlaufmischer hat gegenüber einem Kneter den Vorteil, dass bereits hier das Elektrodenbindemittel so homogen verteilt wird, dass es den Trockenstoff gleichmässig benetzt. Das Mischgut aus Trockenstoff und Elektrodenbindemittel wird nunmehr in den Kühlmischer geleitet, wo die Zugabe von Zusatzstoffen und Kühlmittel erfolgt. Aus dem Kühlmischer gelangt das Mischgut wiederum über eine Fördereinrichtung zu einer Formanlage.
Auch dieses Verfahren läuft kontinuierlich ab und geschieht in einem staub- und gasdichten System.
Der Einsatz des Mischers in einem diskontinuierlichen Verfahren bedingt einen anderen Anlagenaufbau. Aus Fraktionssilos wird der Trockenstoff über Austragsvorrichtungen einer Batch-Waage und im Anschluss daran einem diskontinuierlich arbeitenden Mischer zugeführt. In einem ersten Arbeitsgang wird dieser Mischer erwärmt und dem Trockenstoff das über eine Batch-Waage dosierte Elektrodenbindemittel zugesetzt.
Während dieses Erwärmungsvorganges wird das Mischgut bereits intensiv aufgewirbelt, entgast und homogenisiert.
Nach der Zugabe des Elektrodenbindemittels werden gegebenenfalls Zusätze in den Mischer eingeleitet. Nunmehr muss der Mischer auf Kühlung umgestellt werden, was durch die Einleitung von Kühlmittel über eine Zufuhrleitung geschieht.
Nach der notwendigen Kühlung wird das Mischgut über eine Fördereinrichtung der Formanlage zugeleitet.
Bei diesem Verfahrensaufbau hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass mit mehreren Mischern im System gearbeitet wird, in dem jeweils der eine aufgeheizt wird, während der andere kühlt.
Eine Abwandlung des kontinuierlich mit mehreren Mischern arbeitenden Verfahrens besteht darin, dass aus Fraktionssilos der Trockenstoff in eine Mischerbatterie gegeben wird. In dieser aus mehreren Mischern bestehenden Mischerbatterie wird der Trockenstoff mit Elektrodenbindemittel versehen. Über eine Förderleitung gelangt das Mischgut dann zu einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung und von dort in einen kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer. Zusatzstoffe und Kühlmittel werden zugesetzt und das gekühlte Mischgut der Formanlage zugeleitet.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Elektroden
Fig. 2: ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Fig. 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Fig. 4:
ein weiteres Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
Gemäss Fig. 1 wird Trockenstoff 10, vorzugsweise bestehend aus einer Mischung von Koks, Elektrodenresten und grünem Ausschuss, in Silos 11, eingeteilt nach Fraktionen, gelagert. Über kontinuierliche Dosieranlagen 12 gelangt der Trockenstoff 10, nachdem die einzelnen Fraktionen in einem bestimmten Verhältnis in einer Förderleitung 14 zusammengefasst worden sind, in eine Vorwärmeinrichtung 13 und von dort, auf die erforderliche Temperatur gebracht, in einen kontinuierlichen Durchlaufmischer 15. In diesem Durchlaufmischer 15 wird der vorgewärmte Trockenstoff 10 intensiv aufgewirbelt und über eine Zufuhrleitung 16 aus einem Vorratsbehälter 17 über eine kontinuierliche Dosiervorrichtung
18 flüssiges Elektrodenbindemittel 19 zugesetzt.
Das so erzeugte Mischgut gelangt in einen kontinuierlich arbeitenden Kühlmischer 21, wo es wiederum intensiv aufgewirbelt, homogenisiert und entgast wird. In diesem Mischer 21 erfolgt gegebenenfalls durch eine Zuleitung 23 die über eine weitere Dosiervorrichtung 22 gesteuerte Zugabe von Zusatzstoffen. Kühlmittel gelangt über ein Dosierventil 24 und eine Kühlmittelleitung 25 in den Mischer 21. Das auf eine vorbestimmte Temperatur herabgekühlte Mischgut aus Trockenstoff 10, Elektrodenbindemittel 19 und Zusatzstoffen wird über eine Fördereinrichtung 27 zur Formanlage 28 transportiert.
Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Herstellung von Elektroden entspricht der in Fig. 1 gezeigten, mit der Ausnahme, dass der kontinuierliche Mischer 15 durch eine Kneteinrichtung 30 ersetzt ist, in der das feste oder flüssige Elektrodenbindemittel 19 aus dem Vorratsbehälter 17 über die Zufuhrleitung 16 dem Trockenstoff 10 beigegeben wird.
Bei Fig. 3 gelangt der Trockenstoff 10 aus den Fraktionssilos 11 über Austragsvorrichtungen 32 durch die Förderleitung 14 zu einer Batch-Wiegevorrichtung 33 und von dort in einen diskontinuierlichen Mischer 34, in dem der Trockenstoff 10 aufgewirbelt und vorgewärmt wird. Diesem vorgewärmten Trockenstoff 10 wird über eine weitere Batch Waage 35 aus dem Vorratssilo 17 und über die Zufuhrleitung 16 Elektrodenbindemittel 19 zugesetzt. Nach diesem Vorgang erfolgt gegebenenfalls durch die Zuleitung 23 die über die Dosiervorrichtung 22 gesteuerte Zugabe von Zusatzstoffen und die Zugabe von Kühlmittel über die Kühlmittel leitung 25. Danach gelangt das gekühlte Mischgut über die Fördereinrichtung 27 zur Formanlage 28.
Nach Fig. 4 wird der Trockenstoff über - nicht dargestellte - Fraktionssilos und eine Batch-Waage einer Mischerbatterie - dargestellt sind vier Mischer 37 - zugeführt, dort aufgeheizt und - nicht dargestellt - mit Elektrodenbindemittel versetzt.
Das so erzeugte Mischgut wird sodann in einer Förderleitung 38 zusammengefasst und über eine kontinuierlich arbeitende
Dosiervorrichtung 39 in den kontinuierlichen Kühlmischer
21 eingeleitet. Danach erfolgt die bei Fig. 1 beschriebene
Zugabe von Zusatzstoffen über eine Zuleitung 23 und die
Zugabe von Kühlmittel über eine Kühlmittelleitung 25 sowie die weitere Förderung zu der Formanlage 28.
Beispiel
Versuchsanordnung 1:
Eine Anodenherstellungsanlage besteht, wie auf S. 6 beschrieben, aus - nacheinander angeordnet - Fraktions silos, Dosiereinrichtungen für den Trockenstoff, Vorwärm einrichtung (Vorwärmschnecke), einem Ober- und einem
Unterkneter, einer Kühlstrecke (Kühlung mit Luft) und einer Formeinrichtung.
Als Betriebsparameter wurden folgende Bedingungen festgesetzt:
Durchsatz des Mischgutes durch die Anlage 14 t/h Temperatur am Ausgang Unterkneter 152 +3 C Temperatur der gepressten Anode 104 +6 C Kühlluftmenge 28 000 m3/h+2000 m3/h Anodengewicht grün 456 kg:::l:6 kg Anodenhöhe (geregelt) 512 mm+2 mm
Bei diesen Bedingungen ergaben sich folgende Eigenschaften der gebrannten Anode: - Dichte 1,539 kg/dm3 - spez. elektr. Widerstand 60,4 FQm - Bruchfestigkeit 85 daN/cm2
Versuchsanordnung 2:
Anstelle der Kühlstrecke mit Luftkühlung wird in einem Gegenstrom-Intensivmischer die heisse Masse mit Wasser vermischt.
Als Betriebsparameter wurden folgende Bedingungen festgesetzt: Durchsatz 14 t/h Temperatur am Ausgang Unterkneter 152 +3 C Temperatur der gepressten Anode 115 +2 C Kühlwassermenge 103 ich Anodengewicht grün 467 kg+2 kg Anodenhöhe (geregelt) 512 mm +2 mm
Bei diesen Bedingungen ergaben sich folgende Eigenschaften der gebrannten Anode: - Dichte 1,561 kg/dm3 - spez. el. Widerstand 57,6 FQm - Bruchfestigkeit 98 daN/cm2
Beim Einsatz des Intensivmischers mit Wasserkühler ergeben sich demnach folgende Vorteile: - Die Presstemperatur der Anode kann um 11 C erhöht werden, ohne dass dabei Pressrisse auftreten.
- Das Anodengewicht ist um 11 kg (2,4%) höher, wodurch die Kapazität der Brennöfen ohne Mehrkosten erhöht wird.
- Die höhere Anodendichte verbessert die Lebensdauer der Anode in der Elektrolyse.
- Die sonstigen physikalischen Eigenschaften haben sich verbessert.
- Keine mit Teerdämpfen verunreinigte Kühlluft wird frei.
Bei gleicher Versuchsanordnung wird die Kühlwassermenge variiert. Dabei ergab sich eine ungefähre lineare Abhängigkeit der Anodentemperatur von der zugegebenen Wassermenge.
Beim Einsatz eines Intensivmischers zur Kühlung der zur Anodenherstellung verwendeten Masse kann die Anodentemperatur durch Variation der Wassermenge beliebig zwischen 105 und 125"C eingestellt werden, ohne dass sich das Anodengewicht verändert oder Risse an der Anodenoberfläche auftreten.
Bei Luftkühlung dagegen treten bei Temperaturen über 108 C Risse auf, sinkende Temperaturen ergeben (bei konstanter Anodenhöhe) kleiner werdende Anodengewichte.
Versuchsanordnung 3:
Sowohl der Unterkneter als auch die Kühlstrecke werden durch einen Kühlmischer ersetzt.
Ergebnis:
Bei gleichen Betriebsparametern bleiben die in der Versuchsanordnung 2 festgestellten Vorteile vollumfänglich erhalten. Das bedeutet, dass durch den Ersatz des Unterkneters ausserdem erhebliche Investitionen und Betriebskosten eingespart werden können, ohne dass Qualitäts- oder Durchsatzeinbussen in Kauf genommen werden müssen.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the preparation of a mixed material used for the production of electrodes, in particular electrodes for the production of aluminum, consisting of dry substance consisting of coke, electrode remnants and green waste, and electrode binder, by mixing, degassing and temperature change, characterized in that the dry substance (10) and / or the material to be mixed from the dry substance (l0) and electrode binder (19), in an at least partially dust-tight and gas-tight system, simultaneously whirled, degassed and homogenized, heated and / or cooled in a mixing room until the individual particles were unrelated becomes.
2. The method according to claim 1, characterized in that the dry substance (10) and / or the mixed material, preferably during the whirling, homogenization and degassing, additives are added in possibly small amounts and distributed homogeneously.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the intensive fluidization, homogenization, degassing and thermal influencing takes place in at least one continuously or discontinuously operating mixer (15, 21, 34, 37)
4. The method according to claim 3, characterized in that the dry substance (10) and / or the material to be mixed in the mixer (15, 21, 34, 37) by means of a rotating mixing bowl and at least one in this mixing bowl about an eccentric to the bowl axis of rotation Axis-driven tool system, which runs at a higher speed in relation to the speed of the mixing bowl, is intensively whirled up, homogenized and degassed, heating and / or cooling taking place at the same time.
5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that a coolant is added to the mixer (15, 21, 34) during the fluidization, homogenization and degassing via a coolant line (25).
6. The method according to claim 5, characterized in that a liquid coolant is used as the coolant, which evaporates completely when mixed.
7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the coolant is condensed in a reflux condenser, collected and cleaned and, if appropriate, the mixture is fed back.
8. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the mixer (34, 37) is heated during the fluidization, homogenization and degassing.
9. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that during the intensive whirling, homogenization and degassing, optionally in a mixer (34) in a first operation, the dry substance (10) is heated and the mixture is cooled in a second operation.
10. The method according to any one of claims 1-9, characterized in that the control of the thermal influence takes place via a temperature and a fill level measuring device and a coolant metering device.
11. The method according to any one of claims 1-10, characterized in that the dry substance (10) in a continuous process within a dust and gas-tight system from fraction silos (11) via a pre-heating device (13) in a continuous mixer (15) , in which the electrode binder (19) is added to the drying agent (10), and from there into a cooling mixer (21), in which the mixed material is cooled by means of the cooling agent, the drying agent (10) in both mixers (15, 21) respectively.
the mixed material is whirled up intensely, homogenized and degassed and is fed via a conveyor (27) into a molding plant (28).
12. The method according to any one of claims 1-10, characterized in that the dry substance (10) in a continuous operation within a dust and gas-tight system from fraction silos (11) via a preheater (13) in one or more kneading devices (30 ), in which the electrode binder (19) is added to the dry substance (10), and from there into a cooling mixer (21) in which the mixed material is cooled, the dry substance (10) or the mixed material in the mixer (21) is intensively whirled up, homogenized and degassed and is fed via a conveyor (27) into a molding plant (28).
13. The method according to any one of claims 1-10, characterized in that the dry substance (10) within a dust and gas-tight system from fraction silos (11) via a batch weighing device (33) gets into a batch mixer (34), in which it is whirled up intensely, homogenized, degassed and heated in a first operation and provided with the electrode binding agent (19), in a second operation coolant is added to the mixture, the mixture then being fed to a molding plant (28).
14. The method according to any one of claims 1-10, characterized in that the dry substance within a dust and gas-tight system from fraction silos in a mixer battery (37), heated there, provided with the electrode binder, mixed and the mix from there via a metering device ( 39) is fed to a continuously operating cooling mixer (21), in which it is whirled up intensively, homogenized, degassed and provided with additives and coolant, and from which the mixture is passed into a molding plant (28).
The invention relates to a process for the preparation of a mixture of dry substance used for the production of electrodes, in particular electrodes for aluminum production, consisting of coke, electrode residues and green waste, and electrode binders, by mixing, degassing and temperature change.
Basically, two different methods are known for the preparation of the mixture used to produce electrodes:
1. Pre-broken electrode residues are screened out and stored as coarse particles in silo batteries. Petroleum coke is processed together with the undersize of the leftovers to medium grain. The oversize particles obtained are ground and recirculated, the undersize particles and the overflow material from the medium fraction are processed into dust in a ball mill.
Coarse-grained residues, medium-sized coke and dusts are fed from the silo batteries to a batch scale and dosed together with green residues. In double-arm bowl kneaders, dry matter and green residues are heated and mixed with solid or liquid pitch. This mass is transported to the molding device.
2. Another method is that petroleum coke and pre-broken residues are removed from day silos, mixed, dried, broken and divided into the coarse, medium and fine fractions using screening machines.
Coarse and fine mills shred the overflow material from the coarse and medium fraction silos. Undersize and possibly overflow material from the medium and fine fraction silos are processed into dust in a ball mill. The fraction silos are used to feed the
Dry substance reactions are fed to a continuous kneading device via a preheating device, mixed with green residues and solid or liquid pitch and then transported to the molding devices.
Based on the mixing units used, the existing systems can be divided into - discontinuous (e.g. batch mixing plants of the double-arm mixer type) or - continuous (e.g. extruders or kneaders).
The known methods have considerable disadvantages, especially with regard to - the mixing process, - the cooling of the mix, - workplace hygiene and environmental protection.
The disadvantages with regard to the mixing process depend on the mixing device.
For example, In the case of the double-arm bowl kneader, the elimination of wear and tear, due to the structural conditions, is cumbersome and leads to considerable maintenance costs. The floor emptying that is customary in modern double-arm bowl kneaders tends to stick and thus to less utilization of the system and problems in terms of workplace hygiene. It is also very difficult to eliminate the coal dust, water and pitch steam emissions that occur successively when mixing in the double-arm bowl kneader.
Extruders or kneaders require high investment costs. Due to the high specific kneading capacity, strong signs of wear occur on the shaft and housing, the removal of which leads to high maintenance costs. In addition, the throughput can only be changed to a very limited extent.
If the use of a further kneader turns out to be necessary when increasing production, due to its continuous mode of operation, the installation of the entire upstream units such as fraction silos, weighing equipment and preheating equipment is also necessary.
In addition, the influences of the different bulk densities and grain strengths of the different cokes on the density and the strength properties of the anodes are very pronounced with constant mixing parameters.
Mixture cooling poses major problems in all electrode manufacturing processes. The wetting properties of the raw materials determine the mixing temperature. It is between 150 and 170 "C.
The mold temperature, on the other hand, is limited at the top by electrode deformations and cracks, at the bottom by insufficient electrode density, strength and resistance and is 90 to 1200C for a pressed electrode and 130 to 1500C for shaken electrodes.
In order to keep the mixing and molding temperature constant in narrow areas, the green mass must be cooled in a defined manner. However, this cooling has the following disadvantages when using the previous methods: - Pitch vapor emissions lead to pollution of the workplace and the environment, - Flow properties and thermal conductivity of the electrode mass lead to lump formation and thus to inhomogeneities in the shaped electrode and to mechanical strength problems and crack formation.
- Temperature control is difficult for measurement and control reasons; - Control mechanisms and operating parameters are not clearly defined.
The disadvantages with regard to workplace hygiene and environmental protection are closely related to the methods of mass cooling previously used. For example, in the process with the most used direct cooling with air with a cooling of 15 t of mixed material per hour from 150 to 10 "C approx. 30000 m3 air heated by 20" C and approx. 4 kg condensed tar vapors released per hour. The cooling air enriched with tar vapors has to be cleaned, which is only possible with great effort. Especially with the high demands that are placed on environmental protection today, this disadvantage has a great disadvantage to the existing systems.
The invention has for its object to develop a process for the preparation of a mixture of dry substance used for the production of electrodes, in particular electrodes for the production of aluminum, consisting of coke, electrode residues and green waste, and electrode binders, by mixing, degassing and temperature change Disadvantages eliminated and also favorably influenced the economical production of electrodes.
This object is achieved in that the desiccant and / or the material to be mixed from the desiccant and electrode binder, in an at least partially dust and gas-tight system, is simultaneously whirled up, degassed and homogenized and heated up in a mixing room until the individual particles are unrelated and / or cooled.
During this process, it is possible to add additives, if necessary in very small amounts, to the dry matter and / or the mix and to distribute them homogeneously in the mix. This can include the addition of electrode binders and coolants as well as the addition of substances that improve the mechanical properties and / or improve the erosion behavior of the electrode, i.e. to improve the consumption of non-electrolytic electrodes.
The intensive whirling enables optimal wetting with additives that are added to the mixing room.
A mixer with a rotating mixing bowl is preferably used to generate such an intensive whirling, in which is arranged at least one tool system which is eccentrically driven about the bowl rotation axis and runs at a higher speed in relation to the rotation speed of the mixing bowl.
Such a device is e.g. known from CH-PS 466230 or DE-PS 1 941 831. These devices are commonly referred to as countercurrent forced mixers or intensive mixers.
However, other mixing systems with and without rotating containers, but with sufficient specific performance, can also be used. Devices are also suitable by means of which the dry substance or the mixed material is brought into a fluid-bed-like state, i.e. that the solid is whirled up in such a way that its properties resemble a homogeneous liquid (fluidized bed or fluid bed).
In the mixer, the material to be mixed is intensively whirled up, continuously homogenized and degassed by means of at least one tool system. This results in a further significant advantage of the invention, since the density, the electrical conductivity and the mechanical strength of the electrode are significantly increased by this continuous homogenization and degassing. The higher density also increases the capacity of the kilns and the time in which the electrode is used in electrolysis.
A further essential advantage of the invention is that a thermal influence takes place simultaneously with the fluidization, homogenization and degassing.
Depending on the system structure of the electrode manufacturing plant, it may be necessary that e.g.
- only continuous cooling, - or only continuous heating, - or discontinuous heating with subsequent cooling in one mixer, - or continuous heating in one and cooling in a second mixer.
The most suitable coolants are volatile agents, preferably water, which evaporate completely when mixed. It has proven to be advantageous, by means of previous tests, to determine the position within the mixed bed at which the supply of the coolant is cheapest and from which supply point the coolant best and most comprehensively reaches the parts swirling around. Advantageously, a reflux condenser is attached to the mixer, on which the coolant can be condensed, collected and cleaned and, if necessary, returned to the mix.
A major advantage of the invention is that, as a result of the use of the mixers for whirling up, homogenizing and degassing, or heating and / or cooling, the entire method of electrode production can be carried out in a closed system. This is a very important step in improving workplace hygiene and environmental protection.
Another important advantage of the invention is the controllability of the heating and / or cooling by means of operating parameters.
The coolant is intended on the one hand to cool the mix, but on the other hand it should also be removed as completely as possible when the mix gets into the molding system, since otherwise the risk of cracks and other defects on the electrode is very high. The amount of coolant is controlled via the electrode temperature on the molding system, whereby the specified temperature limit values must not be exceeded. Since the achievable electrode density depends, among other things, on the mold temperature, but the electrodes must have the same height in view of the requirements for use in the electrolytic cell, the height of each electrode is measured by means of a further control circuit and automatically kept constant by changing the electrode weight.
If the electrode weight exceeds a certain lower or upper limit, mass production process parameters (recipe, throughput, mixer performance) are changed accordingly.
The most important operating parameters are: - optimal throughput performance taking into account the raw material properties, - the optimal inlet and outlet temperature with the associated measuring systems, - optimal water addition location and addition conditions, - optimal throughput conditions and associated feedback system between control of the discharge system and fill level, - assessment of the mixing quality the green mass with regard to optimal properties of the fired electrode, - cooling effect of the coolant per added unit, - definition of the demands on the electrode mass in different molding processes and others.
There is a wide range of applications for the method according to the invention.
In existing electrode manufacturing systems, the method is primarily used for the continuous cooling of the mix. For example, If the system consists of a series of fraction silos, dosing devices, preheating devices, a top and bottom kneader and cooling sections, the bottom kneader and the cooling section can be replaced by a mixer. The dry matter passes from the fraction silos via metering devices into the preheater and from there to approx.
Heated to 120 ° C. in an upper kneader in which the electrode binder is added. Instead of a second kneader of the so-called lower kneader and a subsequent cooling section, the upper kneader is followed by a cooling mixer according to the invention, but the invention also offers the possibility that the sub-kneader is retained and only the cooling section is replaced by the cooling mixer.
The dry agent is mixed with the electrode binder, as a mix from the top kneader into the mixer, where it is whirled up intensively. The lumps formed during kneading are broken up again and any irregularities in wetting that may be present are largely eliminated by the electrode binder. The whirling up also releases the gases, which are mainly caused by the heating. At the same time, further improving additives may be added to the mix. Coolant enters the whirled up mix via a supply line. The coolant is dosed so that it completely evaporates again when mixed.
The cooled mix is conveyed to a molding plant via conveyors. The whole process runs continuously and takes place in a dust and gas-tight system.
Another possibility of using the method according to the invention is that the top kneader is also replaced by a continuous mixer. The dry matter comes from fraction silos via continuous dosing systems into a preheater and from there into the continuous mixer. In these mixers, liquid electrode binding agent is dosed from a storage tank. This continuous mixer has the advantage over a kneader that even here the electrode binder is distributed so homogeneously that it uniformly wets the dry substance. The mix of dry substance and electrode binder is now fed into the cooling mixer, where additives and coolant are added. From the cooling mixer, the mix is conveyed to a molding system via a conveyor.
This process also runs continuously and takes place in a dust and gas-tight system.
The use of the mixer in a batch process requires a different system structure. The dry matter is fed from fraction silos via discharge devices to a batch scale and then to a batch mixer. In a first step, this mixer is heated and the electrode binder, which is dosed by means of a batch scale, is added to the dry substance.
During this heating process, the mix is already whirled up, degassed and homogenized.
After the addition of the electrode binder, additives are optionally introduced into the mixer. The mixer must now be switched to cooling, which is done by introducing coolant through a supply line.
After the necessary cooling, the mix is fed to the molding system via a conveyor.
In this process setup, it has proven to be advantageous to work with several mixers in the system, in which one is heated while the other cools.
A modification of the process, which works continuously with several mixers, is that the dry matter is put into a mixer battery from fraction silos. In this mixer battery consisting of several mixers, the drying agent is provided with electrode binders. The mix then reaches a continuous metering device via a conveyor line and from there into a continuously operating cooling mixer. Additives and coolants are added and the cooled mix is fed to the molding plant.
Further advantages and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in
Fig. 1: a schematic representation of a method for producing electrodes
2: another embodiment of FIG. 1
3: a further embodiment according to FIG. 1
Fig. 4:
a further embodiment of FIG. 1st
1, dry substance 10, preferably consisting of a mixture of coke, electrode residues and green waste, is stored in silos 11, divided into fractions. After continuous metering units 12, after the individual fractions have been combined in a certain ratio in a conveying line 14, the dry substance 10 arrives in a preheating device 13 and from there, brought to the required temperature, in a continuous continuous mixer 15. In this continuous mixer 15 the preheated dry substance 10 is whirled intensively and via a feed line 16 from a storage container 17 via a continuous metering device
18 liquid electrode binder 19 added.
The mix thus produced passes into a continuously operating cooling mixer 21, where it is in turn whirled up, homogenized and degassed. In this mixer 21, the addition of additives, which is controlled by a further metering device 22, optionally takes place via a feed line 23. Coolant passes into the mixer 21 via a metering valve 24 and a coolant line 25. The mixture of dry substance 10, electrode binder 19 and additives, which has cooled down to a predetermined temperature, is transported to the molding plant 28 via a conveying device 27.
The manufacture of electrodes shown schematically in FIG. 2 corresponds to that shown in FIG. 1, with the exception that the continuous mixer 15 is replaced by a kneading device 30, in which the solid or liquid electrode binder 19 from the storage container 17 via the feed line 16 the dry substance 10 is added.
In FIG. 3, the dry substance 10 passes from the fraction silos 11 via discharge devices 32 through the delivery line 14 to a batch weighing device 33 and from there into a discontinuous mixer 34 in which the dry substance 10 is whirled up and preheated. Electrode binder 19 is added to this preheated dry substance 10 via a further batch scale 35 from the storage silo 17 and via the feed line 16. After this process, the addition of additives controlled by the metering device 22 and the addition of coolant via the coolant line 25 optionally takes place through the feed line 23. The cooled mixture then reaches the molding installation 28 via the conveying device 27.
According to FIG. 4, the dry substance is fed via - not shown - fraction silos and a batch scale to a mixer battery - four mixers 37 are shown - heated there and mixed with electrode binders - not shown.
The mix thus produced is then combined in a conveyor line 38 and via a continuously operating one
Dosing device 39 in the continuous cooling mixer
21 initiated. This is followed by that described in FIG. 1
Addition of additives via a feed line 23 and
Adding coolant via a coolant line 25 and further conveying to the molding system 28.
example
Experimental arrangement 1:
An anode manufacturing plant consists, as described on page 6, of - arranged one after the other - fraction silos, dosing devices for the dry substance, preheating device (preheating screw), a top and a
Kneaders, a cooling section (cooling with air) and a molding device.
The following conditions were set as the operating parameters:
Throughput of the mixed material through the system 14 t / h Temperature at the outlet Kneading unit 152 +3 C Temperature of the pressed anode 104 +6 C Cooling air volume 28 000 m3 / h + 2000 m3 / h Anode weight green 456 kg ::: l: 6 kg anode height ( regulated) 512 mm + 2 mm
Under these conditions, the properties of the fired anode were as follows: - density 1.539 kg / dm3 - spec. electr. Resistance 60.4 FQm - breaking strength 85 daN / cm2
Experimental arrangement 2:
Instead of the cooling section with air cooling, the hot mass is mixed with water in a countercurrent intensive mixer.
The following conditions were set as the operating parameters: throughput 14 t / h temperature at the output of the kneader 152 +3 C temperature of the pressed anode 115 +2 C amount of cooling water 103 I anode weight green 467 kg + 2 kg anode height (regulated) 512 mm +2 mm
Under these conditions, the fired anode had the following properties: - density 1.561 kg / dm3 - spec. electrical resistance 57.6 FQm - breaking strength 98 daN / cm2
When using the intensive mixer with water cooler, the following advantages result: - The pressing temperature of the anode can be increased by 11 C without pressing cracks occurring.
- The anode weight is 11 kg (2.4%) higher, which increases the capacity of the kilns at no additional cost.
- The higher anode density improves the life of the anode in the electrolysis.
- The other physical properties have improved.
- No cooling air contaminated with tar vapors is released.
The amount of cooling water is varied in the same experimental setup. This resulted in an approximate linear dependence of the anode temperature on the amount of water added.
If an intensive mixer is used to cool the mass used to produce the anode, the anode temperature can be set as desired between 105 and 125 ° C. by varying the amount of water, without the anode weight changing or cracks occurring on the anode surface.
With air cooling, however, cracks occur at temperatures above 108 C, falling temperatures result in (with constant anode height) decreasing anode weights.
Experimental arrangement 3:
Both the kneader and the cooling section are replaced by a cooling mixer.
Result:
With the same operating parameters, the advantages determined in the experimental arrangement 2 are retained in full. This means that the replacement of the sub-kneader can also save considerable investments and operating costs without having to accept losses in quality or throughput.